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具有二阶突触的精确和启发式神经质量模型的比较
作者:数学建模与神经计算 发布日期:2024-3-5
 点击:338
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Comparison between an exact and a heuristic neural mass model with second-order synapses

Pau Clusella1, Elif Köksal-Ersöz2, Jordi Garcia-Ojalvo, and Giulio Ruffini3
1. Neuronal Dynamics Group, Department of Information and Communication Technologies, Universitat Pompeu Fabra, 08018 Barcelona, Spain
2. Department of Physics, Lancaster University, Lancaster LA1 4YB, United Kingdom
3.Instituto de Física de Cantabria (IFCA), CSIC-Universidad de Cantabria, 39005 Santander, Spain

神经质量模型 (NMMs) 被设计用来再现神经元种群的集体动态。nmm 的一个通用框架启发式地假设神经种群的输出放电率可以用静态非线性传递函数 (NMM1)来描述。然而,最近一个关于二次积分-发射 (QIF) 神经元的精确平均场理论挑战了这一观点,表明平均放电率不是神经元状态的静态函数,而是遵循两个耦合的非线性微分方程 (NMM2)。在这里,我们分析和比较这两种描述在存在的次级突触动力学。首先,我们推导了两个模型在无限慢突触极限下的数学等价性,即,我们证明了 NMM1 是 NMM2 的近似值。接下来,我们通过分析抑制性或兴奋性突触模型的动力学,来评估这一极限在现实生理参数值背景下的适用性。我们发现,NMM1 不能再现精确模型的重要动力学特征,如抑制性神经元间QIF 网络的自持续振荡。此外,在精确模型中,而不是在极限模型中,锥体细胞群的刺激诱导了共振振荡活动,其峰值频率和振幅随自耦合增益和外部兴奋性输入的增加而增加。这可能在增强密集连接的网络对弱均匀输入的响应中发挥作用,如非侵入性脑刺激产生的电场。


原文:Comparison between an exact and a heuristic neural mass model with second-order synapses

译文:具有二阶突触的精确和启发式神经质量模型的比较


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